В Калтехе придумана электронная «иммунная система» для микросхем

В Калифорнийском технологическом институте (Калтехе) впервые изготовлены интегрированные схемы, способные самостоятельно, за считанные доли секунды, устранять возникающие в них неисправности: начиная от неправильного питания и заканчивая полным отказом транзисторов.

Разработчики — коллектив лаборатории High-Speed Integrated Circuits — продемонстрировал способности чипов к саморемонту на примере миниатюрных усилителей мощности. Они искусственно вводили в микросхемы неисправности, замыкая или испаряя отдельные участки с помощью высокоэнергетичных лазерных импульсов, и наблюдали, как, менее, чем за секунду, в чипе формировались компенсирующие цепи, восстанавливая его функциональность.

Результаты работы изложены в мартовском номере IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Опытные образцы усилителей снабжались неким подобием иммунной системы. Множество датчиков постоянно отслеживали температуру, силу тока, напряжение и мощность. Эта информация поступала во встроенный в тот же чип прикладной модуль, центральный процессор которого анализировал общую производительность микросхемы и принимал решение о подключении компонентов-дублеров.

Интересно то, что «мозг» чипа действовал без заранее вложенных алгоритмов, так как спрогнозировать все возможные сценарии для более, чем 100 тыс. компонентов не представлялось возможным. Оптимальное состояние находилось системой без внешнего вмешательства, лишь на основании требуемых результатов и совокупных данных от сенсоров.

Ученые также установили, что оснащенные способностями к восстановлению усилители потребляли примерно вдвое меньше энергии, чем их аналоги, не имеющие «иммунной системы». Общее поведение первых также было более предсказуемым и воспроизводимым.

Как оказалось, самолечение помогает бороться сразу с четырьмя категориями проблем, приводящих к возникновению отклонений функциональности устройств: разброс индивидуальных характеристик компонентов; постепенное старение системы в ходе многократных повторных операций; кратковременные вариации при изменении внешних условий (скачки напряжения питания, нагрузки, температуры); случайное или преднамеренное катастрофическое повреждение фрагментов микросхем.

Усилители мощности, выбранные для испытаний, работали в диапазоне миллиметровых волн, что делает их пригодными для продвинутых приложений, таких как средства коммуникаций следующего поколения, сенсоры или радары. Авторы исследования надеются, что их решение может быть распространено практически на любые электронные системы.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI